Protección contra descarga profunda de la batería. Protección de las baterías de los automóviles contra la sobrecarga Esquema de limitación contra la descarga profunda de la batería

Los módulos de carga de baterías de iones de litio basados ​​en el controlador TP4056 se han descrito muchas veces en mySKU. Hay muchos usos, desde rehacer juguetes hasta manualidades domésticas. El popular módulo TP4056 con protección incorporada basado en DW01A es excelente en todo, solo el umbral de protección de voltaje más bajo es 2,5 ± 0,1 V, es decir. 2,4 V en el peor de los casos. Esto es adecuado para la mayoría de las baterías modernas, porque... tienen un umbral de 2,5 V. ¿Qué pasa si tienes una bolsa de baterías con un umbral inferior de 2,75 V? Puedes escupirlos y usarlos con dicho módulo. Simplemente aumenta el riesgo de que la batería falle después de descargarse. O puede utilizar una placa de protección adicional, cuyo umbral de tensión más bajo corresponde a las baterías. Este es exactamente el tipo de tablero del que hablaré hoy.

Entiendo que a la mayoría de la gente no le interesa este tema, pero que sea por el bien de la historia, porque… a veces surge la pregunta.

Si usa baterías con protección incorporada, entonces no necesita esta placa, puede usar de manera segura un módulo "popular" basado en TP4056 sin protección; Si usa baterías sin protección con un voltaje mínimo de 2,5 V, entonces puede usar de manera segura un módulo "popular" basado en TP4056 con protección.

No encontré ningún módulo a la venta basado en TP4056 con un umbral de 2,75 V. Comencé a buscar módulos de protección individuales: hay una gran selección, los hay muy baratos, pero la mayoría están fabricados con el mismo controlador DW01A. El módulo de la revisión es el más barato que pude encontrar. 275 rublos por 5 piezas.

El módulo es pequeño, 39,5 x 4,5 x 2 mm.




Las almohadillas de contacto son estándar para proteger una celda: B+, B- para conectar la batería y P+, P- para conectar el cargador y la carga.

Especificaciones oficiales:

El módulo está fabricado sobre la base de un controlador. Versión BM112-LFEA. Cumple con las especificaciones técnicas. El transistor es un transistor MOSFET de doble canal N.

El diagrama de conexión es simple:


Para activar el módulo de protección basta con alimentar P+, P-. Por supuesto, no es necesario conectar el TP4056; una batería con un módulo de protección puede vivir su propia vida tranquilamente (como una batería normal con protección).

Examen de práctica

Esta no es una prueba de laboratorio, los errores pueden ser grandes, pero mostrará el panorama general.

Usaré el convertidor como fuente de alimentación regulada, un probador EBD-USB y una batería de combate TrustFire para probar la protección contra cortocircuitos.

Tensión mínima:


Reduzco el voltaje usando un potenciómetro. La protección se activa a un voltaje de 2,7 V. Este no es el 2,88 V declarado, pero teniendo en cuenta el posible error, 2,75 V es adecuado para baterías con un umbral de voltaje más bajo.

Corriente máxima de funcionamiento:


La corriente máxima de funcionamiento es de 3,6 A. Si se excede, se activa la protección. El tiempo de respuesta depende del calentamiento del transistor. Si hace calor, funciona inmediatamente al configurar 3,7 A. Si hace frío, después de 30 segundos. Con una corriente de 4 A, la protección se activa en cualquier caso casi inmediatamente. Aquellos. No hay 4 A anunciados, pero 3,6 A también está bien.

Temperatura del módulo:


Después de 5 minutos de funcionamiento a máxima corriente, el transistor se calentó hasta 60 ºC, es decir. Es mejor no colocar el módulo cerca de la batería (sin junta) durante la instalación.

La protección se reinicia después de un tiempo, o puede aplicar voltaje desde la memoria para forzar un reinicio.

Hay protección contra cortocircuitos... uso único :). Conecté mi TrustFire de combate al módulo de protección y cerré los contactos P+, ​​P- mediante un multímetro. Una corriente de 14 A parpadeó en el multímetro y el "nada" ocurrió de inmediato. El transistor del tablero de protección se quemó. Al mismo tiempo, la placa de protección ya no pasaba corriente al consumidor, sino que básicamente ya no funcionaba.

En primer lugar, incorporé un módulo en la carcasa para instalar baterías 18650 (el conector USB está ahí solo por conveniencia, sin convertidor). Los niños y yo solemos usarlo para manualidades usando un mini taladro.

Conclusión

Los módulos de protección son excelentes. Las características declaradas casi corresponden a las reales. La única decepción es el precio, pero no he encontrado uno más barato para baterías con un umbral de 2,75 V. Estoy pensando en comprar +77 Agregar a los favoritos Me gustó la reseña +49 +103

No es ningún secreto que a las baterías de iones de litio no les gustan las descargas profundas. Esto hace que se marchiten y marchiten, y también aumenten la resistencia interna y pierdan capacidad. Algunos ejemplares (los que tienen protección) pueden incluso sumergirse en una hibernación profunda, de donde resulta bastante problemático sacarlos. Por lo tanto, cuando se utilizan baterías de litio, es necesario limitar de alguna manera su descarga máxima.

Para ello se utilizan circuitos especiales que desconectan la batería de la carga en el momento adecuado. A veces, estos circuitos se denominan controladores de descarga.

Porque El controlador de descarga no controla la magnitud de la corriente de descarga; estrictamente hablando, no es un controlador de ningún tipo. De hecho, este es un nombre establecido pero incorrecto para los circuitos de protección contra descargas profundas.

Contrariamente a la creencia popular, las baterías integradas (placas PCB o módulos PCM) no están diseñadas para limitar la corriente de carga/descarga, ni para desconectar oportunamente la carga cuando está completamente descargada, ni para determinar correctamente el final de la carga.

En primer lugar, Los paneles de protección, en principio, no son capaces de limitar la corriente de carga o descarga. Esto debería ser manejado por el departamento de memoria. Lo máximo que pueden hacer es apagar la batería cuando hay un cortocircuito en la carga o cuando se sobrecalienta.

En segundo lugar, La mayoría de los módulos de protección apagan la batería de iones de litio a un voltaje de 2,5 voltios o incluso menos. Y para la gran mayoría de baterías, se trata de una descarga muy fuerte; esto no debe permitirse en absoluto.

Tercero, Los chinos están remachando estos módulos por millones... ¿De verdad crees que utilizan componentes de precisión de alta calidad? ¿O que alguien los prueba y ajusta antes de instalarlos en las baterías? Por supuesto, esto no es cierto. En la producción de placas base chinas, solo se observa estrictamente un principio: cuanto más baratas, mejor. Por lo tanto, si la protección desconecta la batería del cargador exactamente a 4,2 ± 0,05 V, entonces es más probable que se trate de un feliz accidente que de un patrón.

Es bueno si tienes un módulo PCB que funcionará un poco antes (por ejemplo, a 4,1 V). Entonces la batería simplemente no alcanzará el diez por ciento de su capacidad y listo. Es mucho peor si la batería se recarga constantemente, por ejemplo, a 4,3V. Entonces la vida útil se reduce y la capacidad cae y, en general, puede hincharse.

¡Es IMPOSIBLE utilizar las placas de protección integradas en las baterías de iones de litio como limitadores de descarga! Y como limitadores de carga también. Estas placas están destinadas únicamente a la desconexión de emergencia de la batería en caso de situaciones de emergencia.

Por lo tanto, se necesitan circuitos separados para limitar la carga y/o proteger contra una descarga demasiado profunda.

Analizamos cargadores simples basados ​​en componentes discretos y circuitos integrados especializados. Y hoy hablaremos de las soluciones que existen hoy en día para proteger una batería de litio de una descarga excesiva.

Para empezar, propongo un circuito de protección contra sobredescarga de iones de litio simple y confiable, que consta de solo 6 elementos.

Las clasificaciones indicadas en el diagrama harán que las baterías se desconecten de la carga cuando el voltaje caiga a ~10 voltios (hice protección para 3 baterías 18650 conectadas en serie en mi detector de metales). Puede configurar su propio umbral de apagado seleccionando la resistencia R3.

Por cierto, el voltaje de descarga total de una batería de iones de litio es de 3,0 V y nada menos.

Se puede extraer un chip de campo (como el del diagrama o algo similar) de la placa base de una computadora vieja; por lo general, hay varios a la vez; TL-ku, por cierto, también se puede coger desde allí.

El condensador C1 es necesario para el arranque inicial del circuito cuando se enciende el interruptor (tira brevemente la puerta T1 a menos, lo que abre el transistor y alimenta el divisor de voltaje R3, R2). Además, después de cargar C1, el microcircuito TL431 mantiene el voltaje requerido para desbloquear el transistor.

¡Atención! El transistor IRF4905 indicado en el diagrama protegerá perfectamente tres baterías de iones de litio conectadas en serie, pero es completamente inadecuado para proteger un banco de 3,7 voltios. Se dice cómo determinar usted mismo si un transistor de efecto de campo es adecuado o no.

La desventaja de este circuito: en caso de un cortocircuito en la carga (o de un consumo excesivo de corriente), el transistor de efecto de campo no se cerrará inmediatamente. El tiempo de reacción dependerá de la capacitancia del condensador C1. Y es muy posible que durante este tiempo algo tenga tiempo de quemarse correctamente. A continuación se presenta un circuito que responde instantáneamente a una carga corta bajo carga:

El interruptor SA1 es necesario para "reiniciar" el circuito después de que se haya disparado la protección. Si el diseño de su dispositivo permite quitar la batería para cargarla (en un cargador separado), entonces este interruptor no es necesario.

La resistencia de la resistencia R1 debe ser tal que el estabilizador TL431 alcance el modo de funcionamiento con un voltaje mínimo de batería; se selecciona de tal manera que la corriente ánodo-cátodo sea de al menos 0,4 mA. Esto genera otro inconveniente de este circuito: después de que se activa la protección, el circuito continúa consumiendo energía de la batería. La corriente, aunque pequeña, es suficiente para agotar por completo una batería pequeña en tan solo un par de meses.

El siguiente diagrama para el control casero de la descarga de baterías de litio no presenta este inconveniente. Cuando se activa la protección, la corriente consumida por el dispositivo es tan pequeña que mi probador ni siquiera la detecta.

A continuación se muestra una versión más moderna del limitador de descarga de una batería de litio que utiliza el estabilizador TL431. Esto, en primer lugar, le permite establecer fácil y simplemente el umbral de respuesta deseado y, en segundo lugar, el circuito tiene una estabilidad a alta temperatura y una desconexión clara. ¡Aplaude y listo!

Conseguir TL-ku hoy no es ningún problema, se venden a 5 kopeks el manojo. No es necesario instalar la resistencia R1 (en algunos casos incluso es dañina). El trimmer R6, que establece el voltaje de respuesta, se puede reemplazar con una cadena de resistencias constantes con resistencias seleccionadas.

Para salir del modo de bloqueo, debe cargar la batería por encima del umbral de protección y luego presionar el botón S1 "Reset".

El inconveniente de todos los esquemas anteriores es que para reanudar el funcionamiento de los esquemas después de entrar en protección, se requiere la intervención del operador (encender y apagar SA1 o presionar un botón). Este es el precio a pagar por la simplicidad y el bajo consumo de energía en modo de bloqueo.

A continuación se muestra el circuito de protección contra sobredescarga de iones de litio más simple, desprovisto de todas las desventajas (bueno, casi todas):

El principio de funcionamiento de este circuito es muy similar a los dos primeros (al principio del artículo), pero no hay un microcircuito TL431 y, por lo tanto, su propio consumo de corriente se puede reducir a valores muy pequeños: unos diez microamperios. . Tampoco se necesita un interruptor o botón de reinicio; el circuito conectará automáticamente la batería a la carga tan pronto como el voltaje a través de ella exceda un valor umbral preestablecido.

El condensador C1 suprime las falsas alarmas cuando funciona con una carga pulsada. Cualquier diodo de baja potencia servirá; son sus características y cantidad las que determinan el voltaje de funcionamiento del circuito (deberá seleccionarlo localmente).

Se puede utilizar cualquier transistor de efecto de campo de n canales adecuado. Lo principal es que puede soportar la corriente de carga sin esforzarse y poder abrirse con un voltaje bajo de la fuente de la puerta. Por ejemplo, P60N03LDG, IRLML6401 o similar (ver).

El circuito anterior es bueno para todos, pero hay un momento desagradable: el cierre suave del transistor de efecto de campo. Esto ocurre debido a la planitud de la sección inicial de la característica corriente-voltaje de los diodos.

Este inconveniente se puede eliminar con la ayuda de una base de elementos moderna, es decir, con la ayuda de detectores de voltaje de micropotencia (monitores de energía con un consumo de energía extremadamente bajo). A continuación se presenta el siguiente circuito para proteger el litio de descargas profundas:

Los microcircuitos MCP100 están disponibles tanto en paquetes DIP como en versiones planas. Para nuestras necesidades, es adecuada una opción de 3 voltios: MCP100T-300i/TT. El consumo de corriente típico en modo de bloqueo es de 45 µA. El coste para una pequeña venta al por mayor es de unos 16 rublos por pieza.

Es incluso mejor utilizar un monitor BD4730 en lugar del MCP100, porque tiene una salida directa y, por lo tanto, será necesario excluir el transistor Q1 del circuito (conecte la salida del microcircuito directamente a la puerta de Q2 y la resistencia R2, mientras aumenta R2 a 47 kOhm).

El circuito utiliza un MOSFET IRF7210 de canal p de microohmios, que conmuta fácilmente corrientes de 10-12 A. El interruptor de campo ya está completamente abierto a un voltaje de puerta de aproximadamente 1,5 V, y en el estado abierto tiene una resistencia insignificante (menos superior a 0,01 ohmios)! En resumen, un transistor genial. Y, lo más importante, no demasiado caro.

En mi opinión, el último esquema es el más cercano al ideal. Si tuviera acceso ilimitado a componentes de radio, elegiría este.

Un pequeño cambio en el circuito le permite utilizar un transistor de canal N (luego se conecta al circuito de carga negativo):

Los monitores de suministro de energía (supervisores, detectores) BD47xx son una línea completa de microcircuitos con voltajes de respuesta de 1,9 a 4,6 V en pasos de 100 mV, por lo que siempre puede elegirlos según sus propósitos.

Un pequeño retiro

Cualquiera de los circuitos anteriores se puede conectar a una batería de varias baterías (después de algunos ajustes, por supuesto). Sin embargo, si los bancos tienen diferentes capacidades, entonces la batería más débil se descargará constantemente mucho antes de que el circuito funcione. Por lo tanto, en tales casos, siempre se recomienda utilizar baterías no solo de la misma capacidad, sino preferiblemente del mismo lote.

Y aunque esta protección funciona perfectamente en mi detector de metales desde hace dos años, sería mucho más correcto controlar personalmente el voltaje de cada batería.

Utilice siempre su controlador personal de descarga de batería de iones de litio para cada frasco. Entonces cualquiera de tus baterías te servirá para ser feliz para siempre.

Cómo elegir un transistor de efecto de campo adecuado

En todos los esquemas anteriores para proteger las baterías de iones de litio de descargas profundas, se utilizan MOSFET que funcionan en modo de conmutación. Los mismos transistores se suelen utilizar en circuitos de protección contra sobrecargas, circuitos de protección contra cortocircuitos y en otros casos donde se requiere control de carga.

Por supuesto, para que el circuito funcione como debería, el transistor de efecto de campo debe cumplir ciertos requisitos. Primero, decidiremos estos requisitos y luego tomaremos un par de transistores y usaremos sus hojas de datos (características técnicas) para determinar si son adecuados para nosotros o no.

¡Atención! No consideraremos las características dinámicas de los FET, como la velocidad de conmutación, la capacitancia de la compuerta y la corriente de drenaje pulsada máxima. Estos parámetros adquieren una importancia crítica cuando el transistor opera a altas frecuencias (inversores, generadores, moduladores PWM, etc.); sin embargo, la discusión de este tema está fuera del alcance de este artículo.

Entonces, debemos decidir inmediatamente el circuito que queremos montar. De ahí el primer requisito para un transistor de efecto de campo: debe ser del tipo correcto(ya sea canal N o P). Este es el primero.

Supongamos que la corriente máxima (corriente de carga o corriente de carga, no importa) no excederá los 3A. Esto lleva al segundo requisito: un trabajador de campo debe soportar dicha corriente durante mucho tiempo.

Tercero. Digamos que nuestro circuito protegerá la batería 18650 de una descarga profunda (un banco). Por lo tanto, podemos decidir inmediatamente sobre los voltajes de funcionamiento: de 3,0 a 4,3 Voltios. Medio, voltaje máximo permitido drenaje-fuente U ds debe ser superior a 4,3 voltios.

Sin embargo, la última afirmación es cierta sólo si se utiliza sólo un banco de baterías de litio (o varios conectados en paralelo). Si para alimentar su carga se utiliza una batería de varias baterías conectadas en serie, entonces El voltaje máximo de la fuente de drenaje del transistor debe exceder el voltaje total de toda la batería..

Aquí tenéis una imagen que explica este punto:

Como se puede observar en el diagrama, para una batería de 3 baterías 18650 conectadas en serie, en los circuitos de protección de cada banco es necesario utilizar dispositivos de campo con una tensión drenaje-fuente U ds > 12,6 V (en la práctica, hay que tomarlo con un margen, por ejemplo del 10%).

Al mismo tiempo, esto significa que el transistor de efecto de campo debe poder abrirse completamente (o al menos con suficiente fuerza) ya con una tensión puerta-fuente U gs inferior a 3 voltios. De hecho, es mejor centrarse en un voltaje más bajo, por ejemplo, 2,5 voltios, para que quede margen.

Para obtener una estimación aproximada (inicial), puede consultar en la hoja de datos el indicador "Voltaje de corte" ( Voltaje de umbral) es la tensión a la que el transistor se encuentra en el umbral de apertura. Este voltaje normalmente se mide cuando la corriente de drenaje alcanza los 250 µA.

Está claro que el transistor no puede funcionar en este modo, porque su impedancia de salida sigue siendo demasiado alta y simplemente se quemará debido al exceso de energía. Es por eso El voltaje de corte del transistor debe ser menor que el voltaje de funcionamiento del circuito de protección.. Y cuanto más pequeño sea, mejor.

En la práctica, para proteger una lata de batería de iones de litio, se debe seleccionar un transistor de efecto de campo con un voltaje de corte de no más de 1,5 a 2 voltios.

Por tanto, los principales requisitos para los transistores de efecto de campo son los siguientes:

  • tipo de transistor (canal p o n);
  • corriente de drenaje máxima permitida;
  • el voltaje máximo permitido de la fuente de drenaje U ds (recuerde cómo se conectarán nuestras baterías: en serie o en paralelo);
  • baja resistencia de salida a un cierto voltaje de puerta-fuente U gs (para proteger una lata de Li-ion, debes concentrarte en 2,5 voltios);
  • disipación de potencia máxima permitida.

Ahora veamos ejemplos específicos. Por ejemplo, tenemos a nuestra disposición los transistores IRF4905, IRL2505 e IRLMS2002. Echemos un vistazo más de cerca.

Ejemplo 1: IRF4905

Abrimos la hoja de datos y vemos que se trata de un transistor con un canal tipo p (canal p). Si estamos satisfechos con esto, miramos más allá.

La corriente máxima de drenaje es 74A. En exceso, claro, pero encaja.

Voltaje de fuente de drenaje: 55 V. Según las condiciones del problema, disponemos de un solo banco de litio, por lo que el voltaje es incluso mayor al requerido.

A continuación, nos interesa la pregunta de cuál será la resistencia drenaje-fuente cuando el voltaje de apertura en la puerta sea de 2,5 V. Miramos la hoja de datos y no vemos esta información de inmediato. Pero vemos que el voltaje de corte U gs(th) se encuentra en el rango de 2...4 voltios. No estamos categóricamente contentos con esto.

El último requisito no se cumple, por lo que descartar el transistor.

Ejemplo 2: IRL2505

Aquí está su hoja de datos. Miramos e inmediatamente vemos que se trata de un dispositivo de campo de canal N muy potente. Corriente de drenaje: 104 A, voltaje de fuente de drenaje: 55 V. Hasta ahora todo está bien.

Verifique el voltaje V gs(th) - máximo 2,0 V. ¡Excelente!

Pero veamos qué resistencia tendrá el transistor con un voltaje puerta-fuente = 2,5 voltios. Veamos el gráfico:

Resulta que con un voltaje de puerta de 2,5 V y una corriente a través del transistor de 3 A, caerá un voltaje de 3 V a través de él. De acuerdo con la ley de Ohm, su resistencia en este momento será 3V/3A=1Ohm.

Por lo tanto, cuando el voltaje en el banco de baterías es de aproximadamente 3 voltios, simplemente no puede suministrar 3 A a la carga, ya que para esto la resistencia total de la carga, junto con la resistencia de la fuente de drenaje del transistor, debe ser de 1 ohmio. Y solo tenemos un transistor que ya tiene una resistencia de 1 ohmio.

Además, con tal resistencia interna y una corriente dada, el transistor liberará potencia (3 A) 2 * 3 ohmios = 9 W. Por lo tanto, necesitará instalar un radiador (una caja TO-220 sin radiador puede disipar alrededor de 0,5...1 W).

Una alarma adicional debería ser el hecho de que el voltaje mínimo de puerta para el cual el fabricante especificó la resistencia de salida del transistor es 4V.

Esto parece indicar que no se previó el funcionamiento del trabajador de campo con un voltaje U gs inferior a 4 V.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, descartar el transistor.

Ejemplo 3: IRLMS2002

Entonces, saquemos a nuestro tercer candidato de la caja. E inmediatamente observe sus características de rendimiento.

Canal tipo N, digamos que todo está en orden.

Corriente máxima de drenaje: 6,5 A. Adecuado.

El voltaje máximo permitido entre drenaje y fuente V dss = 20 V. Excelente.

Tensión de corte - máx. 1,2 voltios. Aún así está bien.

Para conocer la resistencia de salida de este transistor, ni siquiera tenemos que mirar los gráficos (como hicimos en el caso anterior): la resistencia requerida se proporciona inmediatamente en la tabla solo para nuestro voltaje de puerta.

Todo el mundo sabe que una descarga profunda de las baterías reduce drásticamente su vida útil. Para excluir este modo de funcionamiento de la batería, se utilizan varios circuitos: limitadores de descarga. Con la llegada de los microcircuitos y los potentes transistores de conmutación de efecto de campo, dichos circuitos comenzaron a tener dimensiones pequeñas y se volvieron más económicos.

El circuito limitador, que ya se ha convertido en un clásico, se muestra en la Figura 1 y se puede encontrar en muchos circuitos de radioaficionados. El dispositivo está diseñado para funcionar como parte de un sistema de alimentación ininterrumpida para una incubadora doméstica. El transistor de efecto de campo VT1 - IRF4905 en este circuito realiza la función de un interruptor y el microcircuito KR142EN19 es un comparador de voltaje.

Cuando los contactos K1 están cerrados, estos son contactos de relé que conectan la batería en ausencia de voltaje de red de 220 V, el circuito se alimenta con voltaje de la batería GB1, pero como el interruptor del transistor en sí no puede abrirse, se introducen dos elementos adicionales para iniciarlo. - C1 y R2. Y así, cuando aparece voltaje en la entrada, el condensador C1 comienza a cargarse. En el primer momento de su carga, este condensador desvía la puerta del transistor al cable común del circuito. El transistor se abre y si el voltaje de la batería está por encima del umbral establecido en el comparador, permanece abierto más, pero si el voltaje es menor... entonces el transistor se cierra inmediatamente. El umbral para desconectar la batería de la carga lo establece la resistencia R3. El comparador funciona de la siguiente manera. A medida que la batería se descarga, el voltaje en el pin 1 del microcircuito DA1 KR142EN19 disminuirá, y tan pronto como se acerque al voltaje de referencia de este chip -2.5V, el voltaje en su pin 3 comenzará a aumentar, lo que corresponde a una disminución. en el voltaje en la sección fuente-puerta del transistor VT1. El transistor comenzará a cerrarse, lo que provocará una disminución aún mayor del voltaje en el pin 1 de DA1. Se produce un proceso de cierre de VT1 similar a una avalancha. Como resultado, la carga se desconectará de la batería. La corriente de carga conmutada por este transistor se puede aumentar varias veces, siempre que se respeten las condiciones térmicas del transistor. Me refiero a instalarlo sobre un radiador, pero no olvidemos que a una temperatura del cristal de 100°C, la corriente máxima de drenaje disminuye a 52A. La potencia de drenaje del transistor de 200 W se indica en el libro de referencia para una temperatura de 25 °C.

Se necesita la resistencia R1 para crear la corriente requerida a través del microcircuito, que debe ser de al menos un miliamperio. Los condensadores C1 y C3 están bloqueando. R4 es la resistencia de carga. Si conecta un diodo en serie con la carga, preferiblemente con una barrera Schottky, puede ingresar a este circuito un indicador para cambiar el funcionamiento de la batería: LED HL1. Para ahorrar energía de la batería, es mejor utilizar un LED superbrillante como indicador y seleccionar el valor de la resistencia R según el brillo deseado.

Puede descargar un dibujo de la placa de circuito impreso del limitador de descarga de la batería aquí.

Necesitaba proteger la batería de una descarga profunda. Y el principal requisito para el circuito de protección es que después de descargar la batería, apaga la carga y no puede encenderla por sí solo después de que la batería ha acumulado un poco de voltaje en los terminales, sin carga.

El circuito se basa en el temporizador 555, conectado como un generador de pulso único, que, después de alcanzar el voltaje umbral mínimo, cerrará la puerta del transistor VT1 y apagará la carga. El circuito podrá encender la carga solo después de desconectar y volver a conectar la alimentación.

Tarifa (no es necesario reflejar):

Placa SMD (necesita duplicación):

Todas las resistencias SMD son 0805. El paquete MOSFET es D2PAK, pero también es posible DPAK.

Al ensamblar, debe prestar atención al hecho de que hay un puente debajo del chip (en la placa con componentes DIP) y lo principal es no olvidarlo.

El circuito está configurado de la siguiente manera: la resistencia R5 se coloca en la posición superior según el circuito, luego la conectamos a una fuente de alimentación con un voltaje configurado, en el cual debe apagar la carga. Si cree en Wikipedia, entonces el voltaje de una batería de 12 voltios completamente descargada corresponde a 10,5 voltios, este será nuestro voltaje de desconexión de carga. Luego, gire el regulador R5 hasta que se apague la carga. En lugar del transistor IRFZ44, puede usar casi cualquier MOSFET potente de bajo voltaje, solo debe tener en cuenta que debe estar diseñado para una corriente 2 veces mayor que la corriente de carga máxima y el voltaje de la puerta debe estar dentro del suministro. Voltaje.

Si se desea, la resistencia de recorte se puede sustituir por una constante con un valor nominal de 240 kOhm, y en este caso la resistencia R4 se debe sustituir por una de 680 kOhm. Siempre que el umbral del TL431 sea de 2,5 Voltios.

El consumo actual de la placa es de unos 6-7 mA.


El progreso avanza y las baterías de litio están reemplazando cada vez más a las baterías de NiCd (níquel-cadmio) y NiMh (níquel-hidruro metálico) utilizadas tradicionalmente.
Con el peso comparable de un elemento, el litio tiene una mayor capacidad; además, el voltaje del elemento es tres veces mayor: 3,6 V por elemento, en lugar de 1,2 V.
El coste de las baterías de litio ha comenzado a acercarse al de las pilas alcalinas convencionales, su peso y tamaño son mucho menores y, además, pueden y deben cargarse. El fabricante dice que pueden soportar entre 300 y 600 ciclos.
Hay diferentes tamaños y elegir el adecuado no es difícil.
La autodescarga es tan baja que permanecen cargados durante años, es decir. El dispositivo permanece operativo cuando es necesario.

"C" significa Capacidad

A menudo se encuentra una designación como "xC". Esta es simplemente una designación conveniente de la corriente de carga o descarga de una batería en proporción a su capacidad. Derivado de la palabra inglesa “Capacity” (capacidad, capacidad).
Cuando hablan de cargar con una corriente de 2C o 0,1C, normalmente quieren decir que la corriente debe ser (2 × capacidad de la batería)/h o (0,1 × capacidad de la batería)/h, respectivamente.
Por ejemplo, una batería con una capacidad de 720 mAh, cuya corriente de carga es de 0,5 C, debe cargarse con una corriente de 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, esto también se aplica a la descarga.

Puedes hacer tú mismo un cargador simple o no muy simple, dependiendo de tu experiencia y capacidades.

Diagrama de circuito de un cargador LM317 simple.


Arroz. 5.


El circuito de aplicación proporciona una estabilización de voltaje bastante precisa, que se establece mediante el potenciómetro R2.
La estabilización de corriente no es tan crítica como la estabilización de voltaje, por lo que basta con estabilizar la corriente utilizando una resistencia en derivación Rx y un transistor NPN (VT1).

La corriente de carga requerida para una batería particular de iones de litio (Li-Ion) y de polímero de litio (Li-Pol) se selecciona cambiando la resistencia Rx.
La resistencia Rx corresponde aproximadamente a la siguiente relación: 0,95/Imax.
El valor de la resistencia Rx indicado en el diagrama corresponde a una corriente de 200 mA, este es un valor aproximado, también depende del transistor.

Es necesario prever un radiador en función de la corriente de carga y la tensión de entrada.
El voltaje de entrada debe ser al menos 3 voltios mayor que el voltaje de la batería para el funcionamiento normal del estabilizador, que para una lata es de 7 a 9 V.

Diagrama de circuito de un cargador simple en LTC4054


Arroz. 6.


Puede quitar el controlador de carga LTC4054 de un teléfono celular antiguo, por ejemplo, Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).


Arroz. 7. Este pequeño chip de 5 patas tiene la etiqueta "LTH7" o "LTADY".

No entraré en los detalles más pequeños sobre cómo trabajar con el microcircuito; todo está en la hoja de datos. Describiré sólo las características más necesarias.
Corriente de carga de hasta 800 mA.
La tensión de alimentación óptima es de 4,3 a 6 voltios.
Indicación de carga.
Protección contra cortocircuitos de salida.
Protección contra sobrecalentamiento (reducción de la corriente de carga a temperaturas superiores a 120°).
No carga la batería cuando su voltaje es inferior a 2,9 V.

La corriente de carga se establece mediante una resistencia entre el quinto terminal del microcircuito y tierra de acuerdo con la fórmula

I=1000/R,
donde I es la corriente de carga en amperios, R es la resistencia de la resistencia en ohmios.

Indicador de batería de litio baja

Aquí hay un circuito simple que enciende un LED cuando la batería está baja y su voltaje residual es casi crítico.


Arroz. 8.


Cualquier transistor de baja potencia. El voltaje de encendido del LED se selecciona mediante un divisor de las resistencias R2 y R3. Es mejor conectar el circuito después de la unidad de protección para que el LED no agote la batería por completo.

El matiz de la durabilidad.

El fabricante suele afirmar que son 300 ciclos, pero si cargas el litio con sólo 0,1 voltios menos, hasta 4,10 V, el número de ciclos aumenta a 600 o incluso más.

Operación y precauciones

Se puede decir con seguridad que las baterías de polímero de litio son las más "delicadas" que existen, es decir, requieren el cumplimiento obligatorio de varias reglas simples pero obligatorias, cuyo incumplimiento puede causar problemas.
1. No se permite cargar a un voltaje superior a 4,20 voltios por frasco.
2. No provoque un cortocircuito en la batería.
3. No se permite la descarga con corrientes que excedan la capacidad de carga o calentar la batería por encima de 60°C. 4. Una descarga por debajo de un voltaje de 3,00 voltios por frasco es perjudicial.
5. Calentar la batería por encima de 60°C es perjudicial. 6. La despresurización de la batería es perjudicial.
7. El almacenamiento en estado descargado es perjudicial.

El incumplimiento de los primeros tres puntos provoca un incendio, el resto, una pérdida total o parcial de capacidad.

De la experiencia de muchos años de uso, puedo decir que la capacidad de las baterías cambia poco, pero la resistencia interna aumenta y la batería comienza a funcionar menos tiempo con un alto consumo de corriente; parece que la capacidad ha disminuido.
Por eso suelo instalar un contenedor más grande, según lo permiten las dimensiones del aparato, e incluso latas viejas de diez años funcionan bastante bien.

Para corrientes no muy altas, son adecuadas las baterías viejas de teléfonos móviles.


Puede obtener muchas baterías 18650 que funcionan perfectamente con una batería de computadora portátil vieja.

¿Dónde uso baterías de litio?

Cambié mi destornillador y mi destornillador eléctrico a litio hace mucho tiempo. No uso estas herramientas regularmente. Ahora, incluso después de un año de inactividad, ¡funcionan sin recargar!

Puse baterías pequeñas en juguetes, relojes, etc. para niños, donde se instalaron 2-3 celdas de "botón" de fábrica. Cuando se necesitan exactamente 3 V, agrego un diodo en serie y funciona perfectamente.

Los puse en linternas LED.

En lugar del costoso y de baja capacidad Krona 9V, instalé 2 latas en el probador y me olvidé de todos los problemas y costos adicionales.

En general lo pongo donde puedo, en lugar de pilas.

¿Dónde compro litio y servicios relacionados?

En venta. En el mismo enlace encontrarás módulos de carga y otros elementos útiles para los aficionados al bricolaje.

Los chinos suelen mentir sobre la capacidad y es menor de lo que pone.


Honesto Sanyo 18650